[发明专利]风力发电叶片用复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂材料，尤其是涉及一种风力发电叶片用环氧树脂复合材料。

背景技术

风能是非常重要的可再生能源，取之不尽、用之不竭，多年来一直是世界各国可再生能源研究的重点。风能的利用形式中，风力发电技术最成熟、最具商业化开发前景。大规模利用风力发电也是减少有害气体排放量的有效措施之一。

叶片是风力发电机中，最基础和最关键的部件之一。大功率的风机叶片(2MW以上)，主要是由玻璃钢(GFRP)复合材料制成。而玻璃钢复合材料是由环氧树脂和玻璃纤维制成，其主要的制备方法是真空灌注。由于环氧树脂在整个复合材料中所占比重最大，因此环氧树脂的性能决定风机叶片用复合材料的质量和使用寿命。

申请号为200810239439.4的中国发明专利申请公开了一种环氧树脂组合物、复合材料及制备方法。其发明的复合材料是利用小分子化合物改性的环氧树脂作为基体，通过液体模塑成型工艺，与纤维材料复合而成的。该发明主要针对环氧树脂的粘度、固化温度等进行了改性，但是并没有解决环氧树脂组合物与纤维表面浸润性的问题。

在物理学上，浸润的定义是：“当液相与固相接触时，液相可以沿着故乡表面不断扩展而相互融合，此现象称为浸润；反之，液相表面不断收缩，则称之为不浸润”。由于，玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维等增强材料的表面光滑、表面活性低，且呈极强的化学惰性；因此，其与树脂基体间的界面粘接性能很差，从而严重影响复合材料的性能。所以，树脂与纤维的良好浸润，是获得高质量复合材料界面的首要前提，也是风力叶片复合材料的关键技术。

另外，上述发明专利申请并没有明确优选的双酚A型环氧树脂的性能指标，因为不是所有的双酚A型环氧树脂制备的复合材料的机械强度都可以符合风力发电叶片的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种树脂与纤维增强织物之间具有良好浸润性，且机械强度高的风力发电叶片用复合材料。

本发明的目的是这样实现的：

风力发电叶片用复合材料，由环氧树脂组合物和纤维增强织物组成。所述环氧树脂组合物，包括重量配比为100∶28～33的A组分和B组分。A组分由环氧当量为175～185克/当量的双酚A型环氧树脂、双官能团环氧稀释剂、单官能团环氧稀释剂稀释剂、环氧偶联剂和抗氧化剂组成，以A组分的重量为基准，各组成成分的重量百分比计为：

环氧当量为175～185克/当量的双酚A型环氧树脂：80～88％，

双官能团环氧稀释剂：8～23％，

单官能团环氧稀释剂：0.5～3％，

偶联剂：0.05％-1％，

抗氧化剂：0.05-1％。

B组分由脂肪族多胺和脂环族胺组成，以B组分的重量为准，各组成成分的重量百分比为：

脂肪族多胺：65～80％，

脂环胺：20～35％。

所述纤维增强织物占所述环氧树脂组合物重量的68～73％。

本发明所述环氧树脂选自环氧当量为175～185克/当量的双酚A型环氧树脂中的一种或几种。

本发明所述双官能团环氧稀释剂选自1，4丁二醇二缩水甘油醚、1，6己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二羟甲基环己烷二缩水甘油醚、聚合二元醇缩水甘油醚、二溴新戊二醇二缩水甘油醚、聚氧化丙烯二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、环己二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚和多缩水甘油醚中的一种或几种。优选1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

本发明所述单官能团环氧稀释剂选自乙二醇一缩水甘油醚、正辛醇缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、C₁₂-C₁₄醇缩水甘油醚、C₈-C₁₀脂肪醇缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、叔丁基酚缩水甘油醚、环氧丙烷烯丙基醚、邻环氧丙烷异辛基醚、甲酚缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、芳基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯酚缩水甘油醚、对叔碳酸缩水甘油酯、丁基缩水甘油醚、腰果酚型甘油醚和呋喃甲醇缩水甘油醚中的一种或几种。优选C₁₂-C₁₄醇缩水甘油醚、C₈-C₁₀脂肪醇缩水甘油醚和丁基缩水甘油醚中的一种或几种。

本发明所述环氧偶联剂选自环氧钛酸酯偶联剂、环氧硅烷偶联剂、环氧硼酸酯偶联剂和环氧铝酸酯偶联剂中一种或几种。优选的是环氧偶联剂KH560。